Ukr.Biochem.J. 2023; Том 95, № 2, березень-квітень, c. 83-92

doi: https://doi.org/10.15407/ubj95.02.083

Характеристика лектинів із інфікованих Fusarium graminearum та оброблених жасмоновою кислотою проростків пшениці

14.07.2023   Uncategorized   No comments

О. О. Молодченкова1*, О. В. Рищакова1, Т. В. Картузова1, Л. Т. Міщенко2

1Селекційно-генетичний інститут-Національний центр
насіннєзнавства та сортовивчення, Одеса, Україна;
*e-mail: olgamolod@ukr.net;
2ННЦ «Інститут біології та медицини», Київський національний
університет імені Тараса Шевченка, Україна;
e-mail: lmishchenko@ukr.net

Отримано: 18 травня 2022; Виправлено: 01 червня 2023;
Затверджено: 05 червня 2023; Доступно онлайн: 20 червня 2023

Фузаріоз — одне з найсерйозніших захворювань пшениці, яке викликається рядом грибів Fusarium, які вражають колосся, знижуючи врожайність зерна. Важливу роль у захисних реакціях рослин на біотичні фактори відіграють лектини, які специфічно зв’язують вуглеводні ліганди різної хімічної природи та жасмонова кислота (ЖК) як ключовий регулятор розвитку рослин. Метою дослідження було визначення активності та біохімічних характеристик розчинних лектинів у проростках пшениці сортів “Ластівка одеська”, з високою стійкістю до Fusarium graminearum та “Ніконія одеська”, чутливої до Fusarium graminearum. Проростки пшениці вирощували на середовищах, що містять патогенну інфекцію, або розчин ЖК. Лектини очищали за допомогою афінної хроматографії та розділяли за допомогою електрофорезу в 15% PAGE. Активність лектину визначали методом гемаглютинації трипсинізованих еритроцитів крові. Визначено молекулярну масу основних компонентів лектинів проростків сорту “Ластівка одеська” – 67, 60, 45 кДа та основного компонента лектинів проростків сорту “Ніконія одеська” – 45 кДа. Лектини, виділені з контрольних необроблених проростків, мали переважну спорідненість до N-ацетилглюкозаміну, D-галактозаміну та D-фруктозо-6-фосфату. Показано, що у разі інфікування збудником, так і при обробці ЖК активність лектину у проростків стійкого сорту­ “Ластівка одеська” була підвищена, а у проростків сприйнятливого сорту ‘Ніконія одеська’ – знижена порівняно з контролем. У разі спільної дії патогена та ЖК активність лектину у проростків сприйнятливого сорту підвищувалася порівняно з інфікованими проростками. Отримані результати можуть бути використані для розробки біохімічних методів оцінки ступеня стійкості сортів пшениці до фузаріозу.

Ключові слова: , , , , ,

Посилання:

  1. El Chami J, El Chami E, Tarnawa Á, Kassai KM, Kende Z, Jolánkai M. Effect of Fusarium infection on wheat quality parameters. Cereal Res Commun. 2023;51(1):179-187. CrossRef
  2. Zhu Z, Hao Y, Mergoum M, Bai G, Humphreys G, Cloutier S, Xia X, He Z. Breeding wheat for resistance to Fusarium head blight in the Global North: China, USA, and Canada. Crop J. 2019;7(6):730–738. CrossRef
  3. Jain S, Kumar A. The pathogenesis related class 10 proteins in plant defense against biotic and abiotic stresses. Adv Plants Agric Res. 2015;2(7):305-314. CrossRef
  4. Santos AFS, da Silva MDC, Napoleão TH, Paiva PMG, Correia MTS, Coelho LCB. B. Lectins: Function, structure, biological properties and potential applications. Curr Top Pept Protein Res. 2014;15:41-62.
  5. Oliveira MV, Osterne VJS, Lossio CF, Serna S, Reichardt NC, Nascimento KS, Van Damme EJM, Cavada BS. Purification and characterization of a highly thermostable GlcNAc-binding lectin from Collaea speciosa seeds. Int J Biol Macromol. 2021;193(Pt B):1562-1571. PubMed, CrossRef
  6. Itakura Y, Nakamura-Tsuruta S, Kominami J, Tateno H, Hirabayashi J. Sugar-Binding Profiles of Chitin-Binding Lectins from the Hevein Family: A Comprehensive Study. Int J Mol Sci. 2017;18(6):1160. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  7. Naithani S, Komath SS, Nonomura A, Govindjee G. Plant lectins and their many roles: Carbohydrate-binding and beyond. J Plant Physiol. 2021;266:153531. PubMed, CrossRef
  8. Breitenbach Barroso Coelho LC, Marcelino Dos Santos Silva P, Felix de Oliveira W, de Moura MC, Viana Pontual E, Soares Gomes F, Guedes Paiva PM, Napoleão TH, Dos Santos Correia MT. Lectins as antimicrobial agents. J Appl Microbiol. 2018;125(5):1238-1252. PubMed, CrossRef
  9. Van Damme EJM. 35 years in plant lectin research: a journey from basic science to applications in agriculture and medicine. Glycoconj J. 2022;39(1):83-97. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  10. Lannoo N, Van Damme EJM. Lectin domains at the frontiers of plant defense. Front Plant Sci. 2014;5:397. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  11. Ma QH, Tian B, Li YL. Overexpression of a wheat jasmonate-regulated lectin increases pathogen resistance. Biochimie. 2010;92(2):187-193. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  12. Babayants OV, Babayants LT. Bases of breeding and methodology of assessments of wheat resistance to pathogens. Odessa: VМV, 2014. 401 p. (in Russian).
  13. Molodchenkova OO, Adamovska VG. Wheat defense reactions at the action of Fusarium graminearum, salicylic and jasmonic acids. Plant Physiol Genet. 2015; 47(5):447-458. (In Ukrainian).
  14.  Lutsik MD, Panasyuk EN, Lutsik AD. Lectins. Lviv: Vishcha school, 1981. 155 p. (In Russian).
  15. Lowry OH, Rosebrough NJ, Farr AL, Randall RJ. Protein measurement with the Folin phenol reagent. J Biol Chem. 1951;193(1):265-275. PubMed
  16. Osterman LA. Methods for the study of proteins and nucleic acids: Electrophoresis and ultracentrifugation. M.: Nauka, 1981. 288 p. (In Russian).
  17. Моlоdchenkova OO, Adamovskaya VG, Tsiselskaya LY, Sagaydak TV. Isolation and properties of lectins from cell walls of wheat seedlings infected by Fusarium graminearum and treated by salicylic acid. Ukr Biokhim Zhurn. 2010;82(5):111-117. (In Russian). PubMed
  18. Моlodchenkova ОО, Ryshchakova OV. Participation of lectins in the formation of plant protective reaction of cereals. New stages of development of modern science in Ukraine and EU countries: Collective monograph. Riga: Baltija Publishing”, 2019. P. 205-230. CrossRef
  19. Tsaneva M, Van Damme EJM. 130 years of Plant Lectin Research. Glycoconj J. 2020;37(5):533-551. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  20. Schutter KD, Van Damme EJM. Protein-carbohydrate interactions as part of plant defense and animal immunity. Molecules. 2015;20(5):9029-9053. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
Creative CommonsThis work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.